что такое тропизм у растений

Тропизмы

Тропизмы (от греч. τροπος — поворот, направление) — реакция ориентирования клетки, то есть направление роста или движения клеток относительно раздражителя (химического, светового и др.).

Если растение под влиянием раздражителя изгибается к источнику раздражителя, то это положительный тропизм, а если оно изгибается в противоположную сторону от раздражителя, то это отрицательный тропизм.

В основе тропизма лежит одно из свойств цитоплазмы клетки — её раздражимость, как ответной реакции на различные факторы внешней среды.

Термин «тропизм» в основном применяют при описании автоматизмов поведения растений. Для характеристики простейших автоматизмов, включённых в сложное поведение животных, исследователи употребляют такое понятие как таксисы. Ранее термин «тропизм» нередко употребляли в зоологии в том же смысле, что термин «таксисы».

Двигательные реакции органов растений на ненаправленные факторы воздействия внешней среды называются настии. Обычной причиной, вызывающей настии, является изменение в тканях растения концентрации кальция и хлора.

Содержание

Тропизм растений

Ответные реакции растений на различные односторонние воздействия раздражителей внешней среды (свет, земное притяжение, химические вещества и др.) заключаются в направленных ростовых и сократительных движениях (изгибах) органов растения, приводящих к изменению его ориентации в пространстве. Ростовые движения зависят от вида раздражителя, механизм действия которого на растения сложен. Эти движения могут возникать в растущих частях растений, как следствие более быстрого роста клеток, расположенных на одной стороне органа растения (стебле, корне, листе). В органах растения возникают растяжения, связанные с асимметричным распределением в них фитогормонов роста растений — ауксина и абсцизовой кислоты и др.

Тропизмы различают в зависимости от вида раздражителя.

Геотропизм

Геотропизм связан с воздействием на растения силы тяжести Земли. При положительном геотропизме рост главного корня направлен строго вниз по направлению к центру Земли, что связано не только с деятельностью гормонов, но и с особыми крахмальными зёрнами в корневом чехлике, выполняющим роль статолита. Отрицательный геотропизм характерен для главного стебля.

Фототропизм

Фототропизм вызывает направленный изгиб растения к источнику света. Этот изгиб имеет химическую природу. Под влиянием фитогормона ауксина на теневой стороне деление и рост клеток интенсивнее по сравнению со световой стороной, где ауксина меньше и рост клеток замедлен. В связи с этим растение изгибается в сторону клеток медленно растущих, то есть к свету. У стеблей наблюдается положительный фототропизм, корней — отрицательный, листьев — поперечный. Примером поперечного гелиотропизма, который свойствен, скажем, листьям растений, живущих в засушливых зонах, например, листьям эвкалиптовых деревьев. В солнечный день эти листья поворачиваются ребром и пропускают солнечные лучи мимо себя так, что найти тень в эвкалиптовой роще является нелегкой задачей. Такие деревья демонстрируют, так сказать, «обратный эффект жалюзи».

Благодаря положительному фототропизму растения образуют листовую мозаику, то есть листья в пространстве располагаются так, чтобы максимально использовать свет.

Хемотропизм

Хемотропизм вызывает движение растений под влиянием химических соединений. Наиболее яркий пример хемотропизма — рост корней в сторону больших концентраций питательных веществ в почве.

Другие факторы

Кроме того, у некоторых растений наблюдают термотропизмы и гидротропизмы.

Тропизм микроорганизмов

Тропизм у паразитов выражается в свойстве избирать в качестве среды обитания определённые организмы (видовой тропизм) или органы (органный, или тканевой, тропизм). Видовой тропизм обусловливает круг резервуаров и источников возбудителей инфекционных и паразитарных болезней, органный — место локализации возбудителя и специфического патологического процесса в организме хозяина.
Знания о тропизме используют при заборе материала для микробиологического исследования. Органный тропизм высоко выражен у вирусов, менее у облигатно-патогенных бактерий, мало — у условно-патогенных бактерий и грибов.

См. также

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Тропизмы» в других словарях:

тропизмы — (от греч. tropos поворот, направление) движения (рост) растений в определенных направлениях, вызванные односторонним воздействием факторов внешней среды (света, земного притяжения, химических веществ и т. д.) (см. таксисы). Попытка объяснить на… … Большая психологическая энциклопедия

ТРОПИЗМЫ — (от греч. tropos поворот, направление), направленные ростовые движения (изгибы) органов растений, вызванные односторонним воздействием разл. факторов среды (света, земного притяжения, химич. веществ и др.). В основе Т. (как и настий) лежит… … Биологический энциклопедический словарь

Тропизмы — (от греч. tropos направление, образ действия, поведение), направленные ростовые движения (изгибы) и ориентация органов растений под воздействием физических, химических или биологических факторов окружающей среды. В зависимости от природы… … Экологический словарь

ТРОПИЗМЫ — ТРОПИЗМЫ,таксисы(от греч. tropos поворот, направление и taxis строй, порядок), изменения направления движения или роста у растений, низших организмов и некоторых подвижных клеток высших животных, обусловленные внешними раздражениями. При этом под … Большая медицинская энциклопедия

ТРОПИЗМЫ — (от греч. trpos поворот направление), ростовые движения органов растений (стебля, корня, листьев), обусловленные направленным действием какого либо раздражителя света (фототропизм), силы земного тяготения (геотропизм), температуры (термотропизм) … Большой Энциклопедический словарь

Тропизмы — (от греч. tropos поворот, направление) изменения направления в движении частей растения под воздействием биологически значимых раздражителей … Психологический словарь

тропизмы — (от греч. trópos поворот, направление), ростовые движения органов растений (стебля, корня, листьев), обусловленные направленным действием какого либо раздражителя света (фототропизм), силы земного тяготения (геотропизм), температуры… … Энциклопедический словарь

тропизмы — (гр. tropos поворот, направление) б иол. направленные ростовые движения (изгибы) органов растений, вызванные односторонним действием какого л, раздражителя: света (фототропизм), силы земного притяжения (геотропизм), химических веществ… … Словарь иностранных слов русского языка

Тропизмы — (от греч. trоpos поворот, направление) движения органов растений в ответ на одностороннее действие света, силы тяжести и др. факторов внешней среды в результате более быстрого роста клеток на одной стороне побега, корня или листа. В… … Большая советская энциклопедия

ТРОПИЗМЫ — (от греч. tr6pos поворот, направление), ростовые движения органов р ний (стебля, корня, листьев), обусловленные направленным действием к. л. раздражителя света (фототропизм), силы земного тяготения (геотропизм), темп ры (термотропизм),… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Источник

Тропизм – определение, виды и примеры

Определение тропизма

Тропизм – это врожденная способность организм поворачиваться или двигаться в ответ на стимул. В отличие от изученных способностей, врожденные реакции генетически запрограммированы. Организмы с тропизмом естественно повернутся к стимулу. Стимулом может быть любой сигнал из окружающей среды, и отдельные тропизмы часто называют в честь стимула, который вызывает движение. В положительном тропизме животное будет двигаться в сторону стимула. В отрицательном тропизме животное отойдет от тропизма. Определенные стимулы становятся генетически укоренившимися, потому что они всегда полезны или всегда вредны для организма. Движение, вызванное тропизмом, называется такси.

Типы тропизма

фототропизм

Многие фотосинтезирующие животные производят пищу из солнечного света. Поэтому солнечный свет развился как стимул для многих организмов. Многие из этих организмов движутся к свету. Это положительный фототропизм заставляет организмы двигаться к свету. Многие водоросли, планктон и мелкие беспозвоночные проявляют положительный фототаксис. Это подводит их к той же самой области в океане, которая содержит гораздо больше света. Даже организмы, которые не являются фотосинтезирующими, развили этот тропизм, который перемещает их в ту же толщу воды, что и их добыча. Другие организмы могут проявлять негативную реакцию на свет и пытаться от него уйти. Подумайте о жуке, когда раскроете его из укрытия. Жук будет искать тьму, поскольку тьма обычно означает безопасность. Этот тропизм имеет тот же стимул, но противоположное направление тропизма у растений.

гелиотропизм

Подобное явление встречается у наземных растений. Наземные растения ограничены в своих движениях из-за своих корней. Вместо этого растения ориентируют свои листья к солнцу, чтобы собрать больше солнечного света. Этот тропизм похож на фототропизм, но положение организма не может измениться. Вместо этого растение поворачивает свой отпуск, уменьшая или увеличивая тургор давление или давление воды, в отдельных клетках. Это можно увидеть во многих культурах, таких как подсолнух, кукуруза и даже садовые цветы. Следование траектории движения солнца гарантирует, что растения получат максимальное количество света.

хемотаксис

Широко распространенный тропизм у животных царство хемотропизм, или тенденция поворачиваться или двигаться в направлении или от определенного химического вещества. Некоторые одноклеточные организмы используют разные хемотропизмы для разных целей. Например, одно химическое вещество может сигнализировать о мате, а другое – о опасной или неприятной области. Эти простые организмы будут просто двигаться в направлении или от стимулов в направлении, которое было наиболее эволюционно полезным для их предков. В высших организмах определенные химические вещества по-прежнему привлекают животных, хотя они не всегда могут двигаться к нему. Другими словами, хотя они имеют тропизм, они не всегда показывают такси. Например, акулы имеют положительный хемотропизм для кровь или они имеют тенденцию двигаться к крови. Однако акула часто осматривает еду или проверяет ее перед тем, как съесть добычу, показывая, что другие механизмы могут преодолеть тропизм.

Другие Тропизмы

Многие другие тропизмы существуют в природе из-за большого разнообразия стимулов, которые могут чувствовать организмы. В то время как наши чувства ограничены определенным зрительным, слуховым и тактильным диапазоном, другие организмы могут ощущать стимулы, о которых мы даже не подозреваем. Ученому удалось документировать ряд стимулов, которые, по-видимому, связаны с конкретным тропизмом. Некоторые из них перечислены ниже:

Примеры тропизма

Рыбы проявляют много тропизмов и реагируют на широкий спектр раздражителей. Рыбы обычно демонстрируют отрицательный тигмотаксис или уходят от каких-либо раздражающих факторов. Это помогает им избегать хищников и поддерживать порядок в большой школе. Другой тропизм, наблюдаемый у рыб, – хемотропизм. Рыба привлекает и избегает различных химических веществ. Большинство рыб выделяют химические вещества, когда на них нападают или умирают, что предупреждает других рыб о необходимости покинуть этот район. Лосось обладает необычайной хемотрофной способностью: он способен преодолевать тысячи миль в океане и все еще возвращаться к тому же потоку, в котором он был порожден. Потоки имеют уникальные химические признаки, и лосось привлекает этот химический стимул в тропизме, который появляется в конце жизни. Лосось рождается в ручье, мигрирует в океан, чтобы расти, и в последний раз путешествует вверх по течению, чтобы отложить яйца и умереть.

Растения в лаборатории

Идея тропизма была впервые установлена ​​в ботаника Было видно, что растения будут двигаться в ответ на различные раздражители. Ученые отмечают, что независимо от того, как вы сажаете семя, корни всегда устанавливаются в направлении гравитации, известной как геотропизм. Корни также по своей природе притягиваются к воде и будут двигаться и поворачиваться к большей части воды. Этот гидротропизм явно полезен для растений. Изучая этот феномен, ученый обнаружил, что растения имеют другой тропизм. Когда вода лишена кислорода, корни также будут искать кислород. Это известно как аэротропизм, а стимулом является кислород. Как видно из этих примеров растений, тропизм часто имеет глубокую эволюционную основу и заполняет основную потребность организма.

викторина

1. Некоторые животные накапливаются в определенном месте, потому что они размножаются бесполым путем и не отходят далеко друг от друга. Это можно увидеть в коралловых колониях и бактерии, Является ли это примером тропизма к месту первоначального организма?A. даB. нетC. Только если оригинальный организм был привлечен тропизмом

Ответ на вопрос № 1

В верно. Если животное размножается бесполым путем и не может двигаться после создания, животное никогда не показывает такси в направлении стимула. Хотя оно может существовать, его нельзя увидеть ни в одном поведении организма. Эти животные не проявляют тропизма к центру колонии, они просто размножаются в такой форме. Некоторые личиночные формы кораллов привлекаются тропизмами в различные места на морском дне, которые они могут заселять и образовывать новую колонию. Однако, как только место выбрано, те же самые тропизмы не влияют на действия результирующей колонии особей.

2. определенный зоопланктон вид это небольшой многоклеточный организм, напоминающий креветку, который выживает, питаясь водорослями. Зоопланктон сам по себе не фотосинтезирует свет, но, как было показано, обладает положительным тропизмом к солнечному свету. Почему это?A. Этот тропизм перемещает планктон в ту же область, что и его добычаB. Планктону нужен солнечный свет, чтобы оставаться теплымC. Рыба, которая питается планктоном, как темнота

Ответ на вопрос № 2

верно. Хотя зоопланктон не нуждается в свете напрямую, организмы, которым он питается, нуждаются в нем. В течение эволюционного времени зоопланктон развивал те же тропизмы, что и его виды-жертвы, что позволяет ему находиться в нужном месте и в нужное время. Рыбы, поедающие зоопланктон, действуют в сходных тропиках, из-за чего они собираются там, где больше всего зоопланктона. Это продолжается через пищевую цепочку.

3. Если у вас когда-либо была собака, вы заметили, что неприятные запахи мусора будут отвлекать даже самых лучших из компаньонов. Ученые считают, что собаки произошли от волков, питаясь главным образом человеческим мусором. Как называется это влечение к запаху мусора?A. GarbotropismB. хемотаксисC. фототропизм

Ответ на вопрос № 3

В верно. Собаки руководствуются своими необычайными носами с запахом. Запахи – это простые маленькие молекулы, распространяющиеся в воздухе. Собаки следуют за градиент концентрации из этих молекул, пока они не найдут источник, который имеет самую высокую концентрацию молекула, Хотя кажется, что собаки будут исследовать любой грубый запах, на самом деле их привлекают специфические запахи, которые сигнализируют о том, что они могут считать что-то пищевым. Мусор одного человека, сокровище другой собаки!

Источник

Урок биологии в 6 классе «Тропизмы и настии растений»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Выбранный для просмотра документ Приложения 1-2.docx

Фототропизмом называется способность движения растений в зависимости от направления лучей света. Положительным фототропизмом обладают стебли, а корни и усики – отрицательным. Листья располагаются обычно перпендикулярно к падающим лучам. Фототропизм имеет огромное значение в жизни растений, так как благодаря ему стебли и листья оказываются в положении наиболее выгодного освещения.

Почему подсолнух всегда повернут к солнцу? Ученые установили, что «чудеса» подсолнухи творят благодаря особенному строению стебля. Стебель подсолнуха, устремленный на запад, в ночное время суток растет быстрей. Так, миллиметр за миллиметром цветочек продвигает свою «макушку» и утром встречает солнце на востоке. А днем все происходит с точность наоборот: восточная часть стебля растет быстрее западной. Такие «трюки» подсолнух творит, чтобы получить больше солнечной энергии – на 15 процентов больше. Когда подсолнух полностью созревает, он теряет способность двигаться за солнцем и всегда смотрит на восток!

Наблюдать фототропизм удобно в фототропической камере, представляющей собой темный ящик с отверстием в одной из стенок. Если в такую камеру поставить цветочный вазон с посевом ячменя или вики, то через несколько часов можно заметить изгибы растений к свету, причем изгибы появляются в местах наиболее сильного роста стебля. У проростка горчицы, поставленного в фототропическую камеру, вскоре же происходит изгиб стебля к свету и отклонение корня от света.

Отрицательный фототропизм корней можно хорошо подметить при проращивании семянок гречихи. При резко одностороннем освещении корни проростков сильно отклоняются от света, а стебли – к свету

Понятно значение для растений положительного и отрицательного фототропизма. Зеленым стеблям и листьям нужен свет для усвоения углерода. Многие цветки обладают положительным фототропизмом; так, соцветия подсолнечника и череды до распускания корзинок все время поворачиваются к солнцу.

Благодаря отрицательному фототропизму боковые корни растений, отклоняясь от света, зарываются в землю.

Геотропизм

Обнаружить отрицательный геотропизм стеблей можно простым опытом. Цветочный вазон с бальзамином (или с другим растением) ставим в темное помещение в горизонтальном положении. Через несколько дней обнаруживается геотропический изгиб: стебель направляет свой рост от земли.

Хемотропизм

Под хемотропизмом подразумевают способность растений направлять рост в зависимости от питательных веществ. Так, распространение корней в почве происходит в зависимости от распределения в ней питательных веществ;

Если посадить в бедную почву по кругу диаметром до 1 метра какие-нибудь семена, а в центр положить кусочек навоза, то, когда растения хорошо разовьются, нужно раскопать землю возле круга. Можно увидеть, что все растения протянули свои корни к лежащему в центре комку навоза и оплели его.

Причины тропических изгибов стеблей и корней объясняются неравномерным распределением гормонов роста на верхней и нижней поверхности горизонтально расположенного органа. Если рассмотреть клетки на внешней и внутренней стороне изгиба (при любых тропизмах), то видно, что на внешней стороне изгиба клетки вытянутые и более крупные, а на внутренней стороне – мелкие.

Источник

Что такое тропизм у растений

«Биология отрицает законы математики: при делении происходит умножение» Валерий Красовский

Тропизмы у растений

Различают следующие виды тропизмов: геотропизм, фототропизм, хемотропизм, аэротропизм, гидротропизм, тигмотропизм, термотропизм.

Теоретический вопрос ДНЯ

Советы, которые помогут эффективно подготовиться к ЕГЭ по БИОЛОГИИ

1. Познакомься с актуальными демоверсией, спецификацией, кодификатором на официальном сайте, чтобы четко понимать, что тебя ждет и какие требования предъявляются к уровню подготовки.

2. Определись, сколько баллов ты хотел бы получить.

3. Составь расписание своих занятий и старайся максимально его соблюдать. Регулярность занятий очень важна.

4. Используй несколько источников для подготовки: школьные учебники, пособия для поступающих в ВУЗы, видео уроки и т.п.

5. Главное – понимание! Старайся разобраться в теме, а потом можно зазубрить некоторые понятия.

6. Учись внимательно читать и понимать задание.

7. Начинай с легкого и постепенно усложняй материал. Но не бойтесь сложных заданий, если хочешь высокий балл.

8. Постоянно повторяй пройденный материал, решай тесты, задачи и теоретические вопросы.

Повторять рекомендуется сразу в течение 15-20 минут, через 8-9 часов и через 24 часа. Полезно повторять материал за 15-20 минут до сна и утром, на свежую голову.

9. Систематизируй материал, создай целостную и структурированную систему знаний.

10. И не забывай высыпаться, сбалансированно питаться и вести здоровый образ жизни. Это хорошо влияет на память:)

Источник

Виды тропизмов, настии, таксисы у растений

Виды тропизмов, настии, таксисы у растений

Виды тропизмов, настии, таксисы у растений

http://biofile. ru/bio/8541.html

Тропизмы (от греческого тропос – поворот) – процессы изгибания растущих частей прикрепленных растений, вызываемые односторонне действующими раздражителями (свет, сила тяжести и др.). Тропизмы являются результатом более быстрого роста клеток на одной стороне побега, корня или листа. При характеристике тропизмов сначала называют вызывающий их фактор. Так фототропизм – ориентировка осевых органов растений (стебель, корень, лист) к одностороннему освещению, которая выражается в направленном росте или изгибе к свету (положительный тропизм), или от света (отрицательный тропизм).

Родоначальником учения о фототропизме считают Ч. Дарвина. Он выяснил, что световое раздражение воспринимается верхушкой, ответная реакция (изгиб) возникает в зоне растяжения, лежащей ниже. Таким образом, клетки, воспринимающие световой сигнал (рецепторы), и клетки, отвечающие на раздражение, пространственно разобщены. Это позволило предположить существование веществ, которые синтезируются в одном месте, а действуют в другом (гормоны).

В 1928 г. физиологи и независимо друг от друга сформулировали гормональную теорию фототропизма. В основе этой теории лежит представление о перераспределении гормонов в верхушке побега. Одностороннее освещение вызывает электрическую поляризацию тканей верхушки: освещенная сторона получает отрицательный заряд, а затененная положительный. Эта поляризация вызывает смещение тока гормона на затененную сторону, клетки которой в результате этого растягиваются сильнее, чем освещенной, и в конечном итоге, происходит изгиб в сторону света.

Выяснено, что гормоном, вызывающим рост клеток при фототропической реакции является ИУК.

Неравномерное распределение ауксина оказывается не единственным фактором, поперечной поляризации. Возникают и другие явления, связанные с физиологией обмена веществ, в частности изменяется содержание сахара, концентрация ионов водорода в клетках освещенной стороны.

Спектр действия фототропизма определяется и качеством света. Фототропизм лучше проявляется в ультрафиолетовой области и в синей части спектра. У семенных растений фототропическая реакция вызывается коротковолновыми лучами. Фототропическая реакция зависит и от интенсивности освещения: чем слабее свет, тем дольше нужно освещать растения для получения фототропического эффекта. Произведение силы света на продолжительность его воздействия является величиной постоянной. Эта зависимость получила название закона количества раздражения. При фототропизме рецепторами являются флавопротеиды.

Фототропическая чувствительность может не проявляться, если освещать растения сразу сильным светом после их проращивания в темноте. В фототропической реакции свет выступает как раздражитель, необходимый лишь для запуска различных физиологических процессов; при этом расходуется малое количество энергии. Для ростовых процессов требуется много энергии.

Геотропизм – ориентировка осевых органов растений, которая вызвана односторонним действием силы земного тяготения. Положительный геотропизм корней вызывает его направленный рост к центру Земли, отрицательный – рост стебля от центра.

Геотропическая реакция так же, как и фототропическая, изменяется в процессе онтогенеза. Цветки некоторых растений до распускания обладают отрицательным геотропизмом, а после распускания он изменяется на положительный. Геотропизм у боковых стеблей и корней выражен меньше, чем у главных. В результате главный побег растет строго вертикально вверх, главный корень – вертикально вниз, а боковые побеги и корни располагаются под некоторым углом к ним. Это помогает растению поглощать воду и минеральные элементы из почвы, а надземным частям растений – поглощать СО2 из воздуха и избегать затенения друг друга.

Для осуществления геотропической реакции требуется определенное количество раздражения, причем неважно, будет ли это сильное раздражение в течение короткого времени или слабое в течение длительного времени. Здесь, как и в фототропизме, действует закон количества раздражителя.

Для объяснения механизма геотропизма следует обратиться к гормональной теории Холодного – Вента, согласно которой при вертикальном положении проростка ток гормонов распределяется равномерно, что и приводит к равномерному росту. При горизонтальном положении проростка гормон концентрируется на нижней стороне органа. При этом рост клетки на нижней стороне ускоряется, и стебель изгибается вверх, а у корня тормозится и он изгибается вниз. Клетки корня обладают большей чувствительностью, чем клетки стебля, поэтому одна и та же концентрация гормона на нижней стороне может подавить рост клеток корня и стимулировать растяжение клеток стебля. В результате два органа проявляют разную геотропическую реакцию.

У корней органом, воспринимающим раздражение, служит корневой чехлик. Если удалить корневой чехлик, растение утрачивает способность к геотропизму. После регенерации корневого чехлика геотропическая реакция восстанавливается.

Восприятие силы тяжести может происходить только в результате перемещения имеющих массу частиц. Такую функцию у растений могут выполнять статолиты. В 1900 г. чешский ботаник Б. Немец и немецкий физиолог Г. Геберландт независимо друг от друга создали статолитную теорию геотропизма и указали на крахмальные зерна в лейкопластах как структуры, воспринимающие силу тяжести. Такие крахмальные зерна встречаются в клетках корневого чехлика и в эндосперме – клетках первичной коры стеблей растений. При изменении положения корня крахмальные зерна в силу своей тяжести передвигаются и занимают всегда самую нижнюю часть клетки, оказывая давление на цитоплазму, которая возбуждается.

Если из лейкопластов удалить крахмал, то способность к геотропным реакциям утрачивается. Следовательно, крахмал лейкопластов играет решающую роль при выполнении ими функции статолитов.

В настоящее время предполагают, что у высших растений возможность воздействия крахмала осуществляется через давление на плазматические структуры, которые и вызывают возбуждение. Кроме крахмальных зерен аналогичную функцию, по-видимому, могут выполнять в клетках корня кристаллы белка, хлоропласты, митохондрии и другие структуры. В результате восприятия растением земного притяжения в клетках за счет статолитов наблюдается поперечная поляризация, которая проявляется в первую очередь в неравномерном распределении ауксина. Это вызывает усиление роста клеток и активное передвижение веществ.

В геотропической реакции, как и при фототропизме, различают четыре стадии: восприятие раздражения, возбуждение клетки, приводящее к накоплению гормонов, проведение возбуждения, неравномерный рост органа.

Геотропический изгиб как ростовое движение свойственен молодым частям растений; у взрослых, закончивших свой рост, он наблюдается очень редко.

Геотропическая чувствительность может меняться под влиянием факторов внешней среды. Так полегшие растения не могут подняться, если почва сильно переувлажнена и корни находятся в анаэробных условиях. При неблагоприятных условиях среды (засуха, низкая или высокая температура, действие химических веществ) крахмальные зерна исчезают, геотропическая чувствительность не проявляется.

Хемотропизм – это изгибы корней при неравномерном распределении в почве какого-либо химического вещества. Хемотропизм кроме корней свойственен пыльцевым трубкам, проросткам растений-паразитов. И здесь наблюдается положительный и отрицательный хемотропизм, который может изменяться в зависимости от концентрации и характера веществ. У корней химический сигнал воспринимает кончик корня, а изгиб находится в зоне растяжения. Механизм хемотропизма неизвестен.

Благодаря хемотропизму растение способно усваивать удобрения, избегать их избыточного накопления. Это связано с движением корня (ростом) в направлении имеющихся удобрений или при избытке их – от удобрений.

Гидротропизм – разновидность хемотропизма. При этом виде тропизма наблюдается изгибание растущих частей растений под влиянием воды. Гидрочувствительность также присуща кончику корня.

Тигмотропизм – это ростовое движение в ответ на прикосновение, давление (механическое воздействие). Типичным примером является тигмотропическое движение волосков росянки, движение усиков вьющихся растений, черешков и вершин некоторых листьев и т. д.

Термотропизм – изгиб растущего органа в направлении одностороннего действия теплового излучения.

Электротропизм – движение (изгиб), вызываемый электрическим полем, током. При этом побеги изгибаются к аноду, а корни к катоду. Изучение механизма тропизмов, в частности фототропизма и геотропизма, показало, что в них необходимо распознавать два последовательных периода:

1) возникновение разницы в физических и химических потенциалах на противоположных сторонах органа, индуцируемого односторонним светом или силой земного тяготения;

2) непосредственный тропический изгиб органа, который происходит в результате неравномерного распределения ауксинов.

Если тропизмы это ростовые движения, то настии еще и тургорные. Настии (от греческого слова нассо – уплотняю, закрываю) – движения органов растения, вызываемые (в отличие от тропизмов) раздражителями, действующими равномерно на все растения, например изменениями температуры, влажности, освещенности и т. п.

«Сонное движение» (никтинастии) некоторых цветов и листьев, когда они закрываются или открываются в ответ на изменение света (фотонастии) или температуры (термонастии) относятся к настиям потому, что внешние только запускают их, а направление зависит от внутренних факторов. Некоторые цветы, например тюльпан, закрываются ночью потому, что лепестки растут быстрее (гипонастии), а открываются в результате того, что начинает быстрее расти и верхняя часть лепестков (эпинастии).

У многих растений, особенно у бобовых (клевер) в листьях и листочках имеются особые структуры, которые называются листовыми подушечками. Быстрое изменение тургорного давления в таких клетках приводит к тому, что листовая подушечка начинает работать как шарнир, с помощью которого и происходит движение.

Гиптонастическое движение, которое происходит в ответ на прикосновение, принадлежит к самым интересным движениям (движение у мимозы). Как считают раздражение передается электрическим путем и может быть связано с движением гормонов по ксилеме.

Сейсмонастии – это быстрая реакция в ответ на сотрясение. Такой сейсмонастичной реакцией обладают листья мимозы, тычиночные нити барбариса и т. д.

Наиболее изучен механизм сейсмонастии у мимозы, у которой при сотрясении (или действии другого раздражителя) происходит заметное движение ее черешков и листьев. Опускание листьев мимозы обусловлено сокращением сочленовой подушечки, поддерживающей листовой черешок. Такого же типа подушечки, но поменьше, расположены в местах прикрепления к главному черешку четырех подчерешков, и совсем мелкие – у каждой листовой доли.

При легком встряхивании или ударе происходит опускание черешка вниз, четыре подчерешка спадают попарно назад, противоположные доли складываются вместе, и вытягиваются вверх. Опадение листа мимозы происходит вследствии сокращения в объеме сочленовой подушечки в результате потери тургора.

Протяженность периода сокращения, т. е. времени пребывания листа в движении при складывании, составляет около трех секунд. После непродолжительного покоя в опущенном состоянии лист начинает подниматься; скорость такого подъема очень невелика по сравнению со скоростью опускания; общее время так называемого периода восстановления – возвращение листа в исходное состояние – примерно 16 минут, т. е. в 300 раз больше времени сокращения. Движение определяется возникновением волны возбуждения на раздражение.

Рис. 6.22. Распространение потенциала действия при раздражении одного из подчерешков листа мимозы

Как видим, при раздражении одного из двух центральных подчерешков реагируют, в конечном счете, три подчерешка – два центральных и один крайний; если же раздражается крайний подчерешок – возбуждение передается лишь одному центральному подчерешку, соседнему с ним.

Помимо волны потенциала действия, возникающей при раздражении ударом, в проводящих пучках мимозы может распространяться и другой тип возбуждения – так называемая медленная волна (вариабельный потенциал), появляющаяся исключительно при порезах, надломах, ожогах и химических раздражениях. Природа этой волны – не электрическая; как считают, она связана с распространением так называемых раневых гормонов – специфических регуляторных веществ, возникающих в ткани при механическом повреждении.

В отличие от потенциалов действия, возникающих при ударе и, как упоминалось, обычно не распространяющихся за пределы одного листа или даже части подчерешков, медленная волна свободно минует сочленовые подушечки, омертвевшие участки стебля или черешка и т. п. Достигая стебля, медленная волна вызывает возникновение потенциала действия, распространяющегося вдоль стебля и проводящего к опусканию близлежащих листьев. В настоящее время, помимо мимозы, вариабельный потенциал обнаружен у других высших растений (тыква, виноград и др.).

Иными словами, мы видим две специализированные, но взаимодействующие системы передачи возбуждения.

Заметные движения характерны и для других органов высших растений. Довольно быстро происходит движение тычинок у барбариса. В спокойном состоянии тычинки расправлены в радиальном направлении, они прилегают к лепесткам цветка. Если осторожно прикоснуться к какой-либо из них, она быстро загнется внутрь, а затем возвратиться назад (рис. 6.24, а). Движение тычинок, как показал Кабш в 1868 г. связано с электрической активностью тычинок при возбуждении. Обстоятельные исследования, выполненные впоследствии К. Умратом и Э. Бюнингом на тычиночных нитях барбариса, позволили обнаружить ПД, появляющийся при раздражении и предшествующий сгибанию тычиночной нити.

У некоторых растений способностью к движению при раздражении обладают и пестики, например у мимулуса. Рыльце его пестика снабжено лопастями, которые при раздражении закрываются. Эти движения довольно быстрые – полное соприкосновение лопастей происходит в среднем за одну минуту (рис. 6.24, б) и сопровождается возникновением ПД.

Рис. 6.24. Движение тычинок и пестиков: а – цветок барбариса: 1 – пестик; 2 – тычинка до раздражения; 3 – тычинка, поднявшаяся после раздражения; б – цветок мимулуса: 1 – лопасти пестика открыты; 2 – лопасти пестика закрыты после раздражения

Очень убедительными оказались опыты, выполненные на цветке стилидиум. Две тычинки этого цветка срастаются вместе и располагаются под некоторым углом к пестику. После раскрытия пыльников оба органа приобретают способность к движению: при механическом воздействии сдвоенная тычинка и пестик склоняются друг к другу. Электрофизиологические исследования позволили и здесь выявить электрический характер возбуждения: ПД распространяется от возбудимых клеток вдоль органа и вызывает реакцию клеток основания.

Тропизмы обнаруживаются в самом начальном этапе онтогенеза растения и проявляются в форме реакций (движений и ростовых) на действие внешних факторов еще до начала его контактов с факторами окружающей среды.

Функционирование рецепторов, принимающих участие в таких процессах как фотоморфогенез и фототропизм, создает основу для формирования хлоропластов в листе, которые разворачиваются к свету, и таким образом, и для процесса фотосинтеза.

Прикрепленная к субстрату (почве) растение выработало специфическую реакцию на одностороннее действие внешних факторов (тропизмы) или на диффузионно-действующие внешние стимулы (настии). Центры, которые участвуют в реализации таких реакций, как фототропизм или геотропизм, находятся в меристемах, а сами процессы осуществляются при участии сложного комплекса регуляторных факторов. Жизнь растения зависит от цепи экологических факторов, таких как свет, влажность, температура, сила тяжести, которые изменяются на протяжении года и неодинаковы в разных климатических зонах.

Особую группу составляют движения улавливания и захватывания, присущие насекомоядным растениям. У этих растений процессы генерации и распространения волны ПД возбуждения необходимы для обеспечения важных жизненных функций.

Известно более 500 видов насекомоядных растений, относящихся к 7 семействам. Насекомоядные растения относятся как к водным (альдрованда), так и наземным растениям (росянка, венерина мухоловка и др.). Основная функция движения органов – обеспечение недостающими элементами питания, в частности азотными соединениями.

Рис. 6.25. Венерина мухоловка: а – общий вид; б – раскрытый ловчий лист; в – поперечный срез листа в захлопнутом состоянии

Например, закрытие ловчего листа венериной мухоловки происходит достаточно быстро, если между повторными раздражениями чувствительных волосков интервал составил не более 20 секунд. Почти все этапы связанные с движением и перевариванием пищи у насекомоядных растений контролируется электрическими сигналами.

Таксисы – это перемещение всей клетки или всего организма, которое вызывается и направляется определенными внешними стимулами. Как и тропизмы таксисы также делятся на положительные и отрицательные; кроме того, их можно классифицировать в соответствии с природой раздражителя: сила тяжести, света, химические воздействия (тигмо-, фото-, хемотаксисы).

Многие из физиологических реакций (движений) осуществляются потому, что в растениях имеются специфические структуры – рецепторы (лучше биологические мишени), воспринимающие сигналы. К числу таких рецепторов, прежде всего, относится комплекс каротиноидов и флавинов, которые осуществляют ориентацию стебля в пространстве. Крахмальные зерна (статолиты) участвуют в регулировании геотропизма корня. Интересно, что эти вещества близки по строению к рецепторам высших животных и человека. Каротиноиды подобны витамину А, хлорофилл имеет сходство с гемом эритроцитов. Рецепторы чувствительно реагируют на смену внешних факторов и передают сигнал об этой смене растительному организму. При этом часто происходит изменение структуры самого рецептора.

Источник